Guía de selección de actuadores de válvulas

Los actuadores de válvulas son utilizados para controlar la posición de una válvula de manera automática y remota. Se acoplan al mecanismo de control de la válvula para sustituir a la manivela manual, siendo componentes fundamentales en los sistemas de control de flujo.

Actuador de válvula industrial en acción
Los actuadores de válvulas son vitales para un control eficiente de las válvulas industriales. Imagen de chemicalprosessing

El actuador de válvula puede abrir o cerrar la válvula, mover o mantener la válvula en una posición determinada, o evitar fugas mediante la creación de un cierre hermético. El actuador de válvula también es capaz de operar la válvula en modo de fallo y modular el flujo que pasa a través de la válvula.

Actualmente, en la industria existen muchos tipos de actuadores de válvulas, los cuales, pueden conectarse a diferentes tipos de válvulas. Realizar una selección adecuada de los actuadores de válvula es una tarea importante para mantener un eficiente sistema de control de flujo en cualquier tipo de proceso químico. Existen diferentes factores que influyen en la selección del actuador de válvula adecuado para un proceso determinado. En este artículo proporcionaremos una guía que describe los diferentes tipos de actuadores de válvulas, y las consideraciones a tener en cuenta para realizar una selección adecuada de válvulas y actuadores para una tarea determinada dentro de un proceso químico o industrial.


Tabla de contenidos
  1. Operaciones de los actuadores de válvulas
  2. Tipos de actuadores de válvulas
    1. Actuadores de válvulas eléctricos
    2. Actuadores de válvulas neumáticos
    3. Actuadores de válvulas hidráulicos
  3. Criterios de selección de los actuadores de válvulas
  4. Proceso de selección de los actuadores de válvulas

Operaciones de los actuadores de válvulas

Actuadores de válvulas en operación industrial
Actuadores de válvulas operando en planta industrial. Imagen de emerson

Los actuadores pueden controlar a las válvulas, mediante tres tipos de operaciones básicas: 

  • Operación de cuarto de vuelta
  • Operación multivuelta
  • Operación lineal

A continuación, describiremos cada una de estas operaciones:

Operación de cuarto de vuelta

El funcionamiento de este tipo de operación afecta a las válvulas que giran 90 grados desde la posición de cierre hasta la apertura total, como las válvulas de bola y las válvulas mariposa. El control del actuador de operación de cuarto de vuelta puede ser encendido o apagado (on/off), o modulado. Los actuadores para este tipo de válvulas son fáciles de instalar y de mantenimiento simple.

Operación multivuelta

Las válvulas de funcionamiento multivuelta, requieren que los actuadores giren el mecanismo de las válvulas varias veces antes de mover de posición a la válvula, la cual, puede ser abierta o cerrada. Este tipo de mecanismo suele ser un vástago no giratorio ascendente o un vástago giratorio no ascendente. Entre las principales válvulas que utilizan este tipo de operación, se encuentran las válvulas de globo, las válvulas de compuerta y las válvulas de aguja.

Operación lineal

Algunas válvulas se abren o se cierran mediante un mecanismo de funcionamiento lineal. Como su nombre lo indica, este mecanismo implica un movimiento en línea recta que contrasta con el movimiento circular de las operaciones anteriores. Este tipo de operación puede ser accionado de varias maneras, y por lo general, utiliza un motor eléctrico, aunque en algunas ocasiones suele utilizar energía mecánica, hidráulica o neumática para funcionar.

Tipos de actuadores de válvulas

Existen dos tipos principales de actuadores de válvulas, basados en el movimiento de las válvulas: Lineales y rotativos. Sin embargo, los actuadores de válvulas también suelen definirse según el tipo de energía que los hace funcionar, pudiendo clasificarse de la siguiente manera:

  • Actuadores de válvulas eléctricos
  • Actuadores de válvulas neumáticos
  • Actuadores de válvulas hidráulicos

Seguidamente, describiremos a cada uno de estos tipos de actuadores de válvulas:

Actuadores de válvulas eléctricos

Actuador de válvula eléctrico
Actuador de válvula eléctrico. Imagen de bifi

Como su nombre lo indica, este tipo de actuadores de válvulas utiliza energía eléctrica para funcionar. Suelen encontrarse de 24, 110, 230 y 400 voltios, además pueden ser monofásicos o trifásicos según se requiera. La energía eléctrica alimenta un motor cuyo rotor se encuentra conectado al eje o vástago de la válvula a controlar. Este tipo de actuador de válvula es un método de control eficiente, silencioso y energéticamente eficiente.

El motor eléctrico suele conectarse al mecanismo de válvula por un sistema de engranajes para, de esta manera, regular la velocidad de operación. Los actuadores de válvulas eléctricos están disponibles para aplicaciones industriales de gran tamaño y para aplicaciones de tamaño reducido.

Los actuadores eléctricos son capaces de alcanzar velocidades realmente altas, si así es necesario, pero suelen ser de reacción lenta si son utilizados con especificaciones estándar. También, es posible instalar un posicionador que convierta al actuador on/off en un actuador modulante capaz de controlar caudal con precisión. Sin embargo, si los actuadores están modulando constantemente existe el riesgo que los motores puedan quemarse, por lo tanto, hay que tener cuidado con ello y no abusar de los actuadores de válvulas modulantes.




Los actuadores eléctricos suelen disponer de un mecanismo de desembrague para permitir la rotación del accionamiento durante un corte de energía o una instalación. La energía de emergencia puede suministrarse a través de una batería para garantizar un funcionamiento a prueba de fallos.

Una categoría específica de actuadores de válvulas eléctricos, se denomina actuadores lineales. Estos, también convierten la energía eléctrica de un motor eléctrico en movimiento mecánico, sin embargo, el movimiento no es rotativo para hacer girar una válvula, sino para mover un vástago unido a una carga o una válvula en una dirección lineal.

Los actuadores de válvulas eléctricos son utilizados frecuentemente en válvulas de globo, válvulas de compuerta y en otras que requieran movimiento lineal de cargas.

Actuadores de válvulas neumáticos

Actuadores de válvulas neumáticos en planta industrial
Actuadores de válvulas neumáticos. Imagen de smartwatermagazine

Los actuadores de válvulas neumáticos son actuadores muy fiables y populares en las aplicaciones industriales. Convierten la energía del aire comprimido en movimiento mecánico y pueden utilizarse en lugares sin electricidad. Los actuadores neumáticos son de dos tipos: de efecto simple o de efecto doble. Los actuadores neumáticos de efecto simple, utilizan una sola fuente de aire comprimido para girar la válvula con un muelle, para devolverla a su posición normal. Mientras que los actuadores neumáticos de doble efecto, tienen dos fuentes de aire comprimido que giran la válvula y la devuelven a la posición original, también conocida como posición de fallo.

Las válvulas controladas neumáticamente son relativamente sencillas en comparación con los actuadores eléctricos, ya que son fáciles de instalar y mantener, y además, tienen una velocidad de funcionamiento muy rápida. El uso de actuadores neumáticos tiene una ventaja en cuanto a costes, pero sólo se aplica en válvulas de hasta cierto tamaño.




Los actuadores de válvulas neumáticos suelen utilizar un cilindro con un mecanismo que convierte el movimiento lineal del aire comprimido en movimiento de rotación. El mecanismo más común es la cremallera, pero también puede ser una membrana, un pistón o un yugo escocés. La mayoría de los actuadores neumáticos se utilizan para válvulas de operación de cuarto de vuelta. El mecanismo puede estar cargado por resorte para volver a la posición normal de cierre en caso de emergencia.

Las electroválvulas se utilizan para regular el flujo de aire en el actuador. Las señales eléctricas de un controlador energizan la posición de la válvula solenoide para que se abra o se cierre, permitiendo que el aire comprimido fluya hacia los lados del actuador neumático. Es importante tener en cuenta, que para accionar una válvula con un actuador neumático, debe haber un suministro de aire limpio y de calidad instrumental, normalmente a 60 u 80 psi.

Actuadores de válvulas hidráulicos

Actuador de válvula hidráulico
Actuador de válvula hidráulico. Imagen de emerson

Los actuadores de válvulas hidráulicos convierten la energía hidráulica en trabajo mecánico. Pueden utilizarse para válvulas de cuarto de vuelta, como las válvulas de bola, o para válvulas multivuelta, como las válvulas de globo. Los actuadores de válvulas hidráulicos constan de un cilindro y un mecanismo para convertir el movimiento lineal en movimiento de rotación, como un mecanismo de yugo escocés. Los actuadores de válvulas hidráulicos utilizan aceite a alta presión procedente de una bomba hidráulica para accionar la válvula.

Al igual que los actuadores de válvulas neumáticos, los actuadores de válvulas hidráulicos pueden ser de efecto simple, con un muelle como seguridad, o de efecto doble. Son relativamente pequeños, en comparación con los actuadores de válvulas neumáticos, pero con piezas más gruesas debido al funcionamiento a alta presión. También, son más precisos que los actuadores de válvulas neumáticos porque el aceite es incompresible. Los actuadores de válvulas hidráulicos se utilizan habitualmente en válvulas de gran tamaño que requieren una gran fuerza de giro.




Criterios de selección de los actuadores de válvulas

Antes de seleccionar un actuador de válvulas, hay que tener en cuenta varios parámetros básicos. Estos parámetros, se basan en la función en la que se utilizará el actuador, así como, en el entorno. Sin embargo, algunos actuadores tienen características únicas además de los parámetros básicos, lo que los hace únicos. Es importante leer siempre la documentación del fabricante para conocer las recomendaciones y características de cada actuador. A continuación, presentamos una lista de parámetros importantes que deben considerarse al decidir qué actuador sería el más adecuado para una aplicación:

Condiciones de funcionamiento

Condiciones de funcionamiento de actuadores de válvulas
Condiciones de funcionamiento de los actuadores de válvulas. Imagen de processonline

Las condiciones de funcionamiento y el entorno del actuador de válvulas contribuyen en gran medida a determinar el tipo que mejor se adapta a su aplicación. Las condiciones de funcionamiento pueden incluir lo siguiente:

  • Temperatura: Los actuadores de válvulas eléctricos pueden sobrecalentarse si la temperatura de funcionamiento es demasiado alta. Los actuadores de válvulas neumáticos son los más utilizados y los más adecuados para las operaciones a alta temperatura.
  • Presión: Aunque todos los tipos de actuadores de válvulas pueden funcionar a alta presión, hay que tener en cuenta el diferencial de presión a través de la válvula, que determinará la cantidad de par necesario para que el actuador gire la válvula.
  • Entorno peligroso: Asegúrese de seleccionar el actuador de válvulas y los accesorios del actuador con el código IP correcto (código de protección contra intrusiones) si su entorno tiene polvo o humedad. Los actuadores eléctricos con IP 67 o inferior son vulnerables a los daños causados por la humedad y la condensación. Los actuadores de válvulas neumáticos son preferibles en entornos húmedos. Si el actuador funciona en un entorno explosivo, hay que tener en cuenta si el actuador en cuestión cumple una norma específica de protección contra explosiones, como los que llevan una clasificación NEMA a prueba de explosiones, o una clasificación ATEX a prueba de llamas. Otro punto a considerar es el ciclo de trabajo. Establecer un ciclo de trabajo preciso puede ayudar a decidir qué mecanismo de actuación debe utilizarse para una aplicación específica. Una válvula de accionamiento eléctrico puede proporcionar un servicio fiable para un sistema de tuberías que funcione unas pocas veces al día. Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia de las operaciones, y con ésta el ciclo de trabajo, el actuador eléctrico puede sufrir un desgaste debido al calentamiento de las bobinas del motor. Los actuadores de válvulas neumáticos son la opción más adecuada para las aplicaciones que requieren operaciones frecuentes de las válvulas, ya que pueden soportar ciclos de trabajo de alta frecuencia sin fallar.
  • Tipo de conexión: Hay que tener en cuenta que los actuadores de válvulas tienen diferentes tipos de conexión basados en diversas normas. Para que el actuador se conecte a la válvula, se deben utilizar adaptadores específicos para que pueda montarse en el vástago de la válvula de forma adecuada y realizar su función como se espera.
  • Consistencia: Aunque a veces no es obvio, la forma más sencilla de decidir qué actuador es adecuado para su aplicación es comprobar qué tipo de actuadores se utilizan ya en el proceso.
  • Funciones de control: El tipo de control que requiere el proceso, ya sea de on/off, o de modulación, determinará si el actuador requiere un posicionador o interruptores finales. Considere el tipo de señal que se enviará para lograr este control. Existen señales digitales para los controles de encendido/apagado y varios tipos de señales analógicas para el control de flujo modulante.
  • Dimensionamiento: El actuador debe ser dimensionado de acuerdo con el par requerido. Es bastante habitual que los fabricantes suministren el actuador y la válvula como una sola unidad. Si ya tiene una válvula y desea seleccionar un actuador, compruebe el rango de tamaño para adaptarse a la brida de montaje y el requisito de par mínimo de la válvula. Esta información está disponible en la documentación de la válvula.
  • Torque: Al decidir el torque de la válvula, tenga en cuenta el par mínimo necesario para iniciar el movimiento (también conocido como par de arranque) cuando la válvula está en reposo en el asiento de la válvula, y el par necesario para cerrar completamente la válvula en el asiento de la válvula. El torque del actuador debe ser un porcentaje (generalmente del 10 al 30%) mayor que el par mínimo requerido de la válvula.
  • Frecuencia de uso: Algunos actuadores están diseñados para posiciones de encendido/apagado con una frecuencia de uso limitada, mientras que otros están diseñados para una modulación continua durante toda su vida útil. Considere la función de control en su proceso antes de decidir qué tipo de actuador será el más adecuado. La frecuencia de uso afecta directamente a la durabilidad de un actuador, ya que éste es un dispositivo mecánico que se desgasta con el uso. Esto es especialmente importante en el caso de las válvulas moduladoras, que pueden funcionar constantemente y podrían sobrecalentarse o fallar.




  • Velocidad de funcionamiento: Los actuadores de válvulas pueden ser de acción rápida, cerrando una válvula desde una posición totalmente abierta en pocos segundos, o de acción lenta, que tarda varios minutos. La aplicación concreta del proceso determinará el tipo de velocidad del actuador que se necesita. Por ejemplo, un actuador de ventilación en un edificio será de acción lenta porque su masa térmica impedirá cambios rápidos de temperatura. Por otro lado, una línea de suministro de agua caliente en una fábrica de cerveza será de acción rápida para garantizar la distribución de un caudal y un volumen precisos para el proceso de elaboración de la cerveza. La velocidad de un actuador también está directamente relacionada con la potencia que utiliza el actuador durante su funcionamiento. Cuanto mayor sea la velocidad requerida, mayor será la potencia. En el caso de los actuadores eléctricos, esto define la potencia del motor eléctrico y el sistema de engranajes, mientras que en el caso de los actuadores neumáticos e hidráulicos, define la presión de funcionamiento del actuador y su tamaño. Al elegir la velocidad de funcionamiento de un actuador, es fundamental asegurarse de que la válvula no se cierra demasiado rápido. Un cierre demasiado rápido de la válvula puede provocar un choque hidráulico en el sistema, lo que puede dañar las tuberías y los equipos conectados.
  • Facilidad de funcionamiento y mantenimiento: Los actuadores neumáticos son los más fáciles de instalar y mantener, porque tienen muy pocas piezas y un mecanismo de funcionamiento sencillo. Los actuadores eléctricos pueden ser sofisticados y pueden ser los más difíciles de solucionar cuando no funcionan. Los actuadores neumáticos e hidráulicos también son muy duraderos en comparación con los eléctricos.
  • Fuente de energía disponible: A veces, la elección de un tipo de actuador está estrictamente determinada por la fuente de energía disponible en el entorno de la válvula. Los actuadores eléctricos pueden ser alimentados por 24V, 110V, 230V, 400V, monofásicos o trifásicos, y por corriente continua o alterna. Los actuadores neumáticos requieren aire comprimido entre 60 y 150 psi (4-10 bares), mientras que los actuadores hidráulicos podrían tener la presión de funcionamiento del aceite a 2.900 psi (200 bares).
  • Modo de fallo: Si se requiere que la válvula esté en una posición determinada cuando hay una pérdida repentina de la fuente de energía, se necesita un mecanismo a prueba de fallos. Las válvulas neumáticas e hidráulicas pueden tener un actuador con muelle que devuelva la válvula a una posición predeterminada, mientras que los actuadores eléctricos tienen una batería. También, pueden tener muelles para un funcionamiento a prueba de fallos. Esto aumenta el peso, el tamaño y el coste. Las funciones de seguridad pueden ser una de las siguientes: cerrar sin energía, cerrar sin control, abrir sin energía y abrir sin control. Cuando se añade una posición de fallo en un actuador neumático o hidráulico, el actuador debe ser aumentado de tamaño. Ahora, el actuador está superando no sólo el par de la válvula, sino también la presión del muelle.
  • Espacio disponible: Un actuador de válvulas neumático puede ser mucho más grande que la válvula que controla, especialmente en aplicaciones de baja presión de aire comprimido. Compruebe que el espacio disponible puede acomodar un tipo de actuador concreto antes de tomar la decisión final.
  • Coste del actuador: Independientemente de la idoneidad de un actuador para su aplicación, el coste suele ser un factor determinante del tipo de actuador seleccionado. Cuanto mayor sea el par, la potencia, el tamaño, las características adicionales, como ATEX, el posicionador, etc., mayor será el coste del actuador. Aunque algunas características pueden evitarse para reducir el coste, otras, como los requisitos de par y potencia, no pueden comprometerse.

Proceso de selección de los actuadores de válvulas

Actuador de válvulas eléctrico
Actuador de válvulas para operaciones industriales. Imagen de engineerlive

El punto de partida para la selección del actuador es siempre la pregunta: "¿Qué función desempeñará el actuador en su proceso?". Una vez determinado esto con claridad, hay que revisar los criterios de selección expuestos anteriormente, uno tras otro, para asegurarse de que se han tenido en cuenta todos antes de seleccionar el tipo de actuador, así como su tamaño, y las características aplicables dentro de su presupuesto.

El proceso de selección del actuador de válvulas adecuado puede ser complicado. A veces, la infraestructura existente, como las fuentes de energía, los módulos de comunicación, la distancia a la sala de control, así como, la experiencia del ingeniero, pueden desempeñar un papel importante en el proceso de decisión. En otras situaciones, la selección de la válvula-actuador se hace primero con pocas especificaciones deseadas y hay que crear otros parámetros para apoyar el funcionamiento del actuador.

El objetivo final de un actuador de válvula es realizar una determinada operación, o una serie de operaciones, de la forma más económica posible, al tiempo que se automatiza el proceso. Hay muchas características a considerar cuando se selecciona un actuador de válvula, pero recuerde que estas características afectarán a la calidad y al coste del actuador. Cualquier capacidad de par adicional más allá de la especificación, o una aprobación ATEX o un posicionador, pueden no ser necesarios para su aplicación. Omitirlos puede ahorrarle bastante dinero.

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Cómo seleccionar actuadores de válvulas by Ing. Bulmaro Noguera is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional License



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